(57)【要約】【課題】  照明光の波長程度以下の微細パターンを、安価に形成可能な露光技術を提供する。【解決手段】  照明光を透光性平板Ｐ１上の第１の回折格子及び透光性平板Ｐ２上の第２の回折格子に照射して干渉縞を形成する工程と、干渉縞計測系４１を用いてその干渉縞の周期に対して所定の関係を持つ計測格子とその干渉縞とを相対走査することによって、その干渉縞の位置を計測する工程と、その計測された干渉縞の位置を用いて、ウエハＷ上の所定位置に、その干渉縞によるパターンを露光する工程とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光により感光性の基板上にパターンを露光する露光方法であって、
対向して配置した第１の回折格子及び第２の回折格子に対し、前記第１の回折格子側から前記照明光を照射し、前記第２の回折格子の前記第１の回折格子とは反対側の近傍に、第１の方向に第１の周期を有する強度分布を持つ干渉縞を形成する干渉縞形成工程と；
前記干渉縞の形成された領域の少なくとも一部に、遮光部と前記第１の方向についての幅が前記第１の周期に概ね等しい少なくとも一つの透光部とを有する計測格子を配置し、前記干渉縞と前記計測格子との位置関係の相対移動に伴う前記計測格子からの透過光量の変化を用いて、前記干渉縞の位置を計測する干渉縞位置計測工程と；
前記干渉縞位置計測工程により計測された前記干渉縞の位置を用いて、前記感光性の基板上の所定位置に、前記干渉縞形成工程で形成される前記干渉縞によるパターンを露光する露光工程と；
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記計測格子は、前記第１の方向に沿って前記第１の周期の偶数倍の周期で配列された複数個の前記透光部を有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記計測格子は、前記第１の方向に沿って前記第１の周期の奇数倍の周期で配列されるとともに、前記配列の一つおきに、透過光の位相を反転せしめる位相シフト部材を有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項４】
前記計測格子中の、前記遮光部は透光性の平板上に遮光膜が形成された部分であり、前記透光部は前記透光性の平板上で前記遮光膜が形成されていない部分であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５】
前記遮光部の少なくとも一部と前記透光部とが、ともに透光性の誘電体膜で覆われていることを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記遮光膜は金属を含み、前記遮光膜の厚さは５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の露光方法。
【請求項７】
前記第１の回折格子は前記第１の方向に前記第１の周期の２倍の周期を有する回折格子であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項８】
前記第２の回折格子は前記第１の方向に前記第１の周期と等しい周期を有する回折格子であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項９】
前記第１の回折格子は前記第１の方向に直交する第２の方向にも周期性を有する回折格子であり、前記第２の回折格子は前記第２の方向にも周期性を有する回折格子であることにより、前記干渉縞は前記第２の方向に第２の周期の強度分布を有するとともに、
前記計測格子は、前記第２の方向についての幅が前記第２の周期に概ね等しい透光部を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記照明光の波長が、２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１１】
前記干渉縞位置計測工程において、前記第２の回折格子と前記計測格子との間の空隙に液体を満たした状態で、前記干渉縞の位置を計測するとともに、
前記露光工程において、前記第２の回折格子と前記感光性の基板との間の空隙に液体を満たした状態で、前記干渉縞によるパターンを露光することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１２】
前記干渉縞位置計測工程において、前記第１の回折格子と前記第２の回折格子との間の空隙にも液体を満たした状態で、前記干渉縞の位置を計測するとともに、
前記露光工程において、前記第１の回折格子と前記第２の回折格子との間の空隙にも液体を満たした状態で、前記干渉縞によるパターンを露光することを特徴とする請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
前記感光性の基板上に予め形成されたパターンのパターン位置情報を計測する工程をさらに含み、
前記露光工程において、前記パターン位置情報を用いて、前記感光性の基板上の所定位置に前記干渉縞形成工程で形成される前記干渉縞によるパターンを露光することを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１４】
パターン形成工程を有する電子デバイスの製造方法であって、
前記パターン形成工程において、請求項１から１３のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１５】
光源からの照明光と、対向して配置される第１の回折格子と第２の回折格子とによって生成される第１の方向に第１の周期を有する強度分布を持つ干渉縞によるパターンを、感光性の基板上に露光するための露光装置であって、
前記光源からの前記照明光を前記第１の回折格子に照射するための照明光学系と、
前記感光性の基板を前記干渉縞の近傍に保持する基板保持機構と、
前記第２の回折格子の、前記第１の回折格子とは反対側の近傍に形成される前記干渉縞の位置を計測する位置計測機構とを有するとともに、
前記位置計測機構は、遮光部と前記第１の方向に所定幅を有する少なくとも一つの透光部とを有する計測格子と、前記計測格子からの透過光量を計測する光量計とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
前記所定幅は、前記照明光の波長以下であることを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記計測格子は、前記第１の方向に沿って前記所定幅の概ね偶数倍の所定の周期で配列された複数個の前記透光部を有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記計測格子は、前記第１の方向に沿って前記所定幅の概ね偶数倍の所定の周期で配列されるとともに、前記配列の一つおきに、透過光の位相を反転せしめる位相シフト部材を有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記計測格子は、前記第１の方向に沿って前記第１の周期の偶数倍の所定の周期で配列された複数個の前記透光部を有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記計測格子は、前記第１の方向に沿って前記第１の周期の奇数倍の所定の周期で配列されるとともに、前記配列の一つおきに、透過光の位相を反転せしめる位相シフト部材を有することを特徴とする請求項１５又は１６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記計測格子中の前記所定の周期で配列された前記透光部の数はＭ個（Ｍは２以上の整数）であるとともに、
前記計測格子は、前記所定の周期と異なる別の周期で前記第１の方向に沿って配列されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の透光部をさらに有すると共に、
前記所定の周期をＦ１、前記別の周期をＦ２とするとき、
Ｆ１×Ｍ−０．５≦Ｆ２×Ｎ≦Ｆ１×Ｍ＋０．５
の関係を満たすことを特徴とする請求項１７から２０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
前記計測格子は、前記第１の方向と直交する第２の方向に前記照明光の波長以下の所定幅を有する少なくとも一つの透光部を、さらに有することを特徴とする請求項１５から２１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２３】
前記計測格子中の前記遮光部は透光性の平板状に遮光膜が形成された部分であり、前記透光部は前記透光性の平板上で前記遮光膜が形成されていない部分であることを特徴とする請求項１５から２２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２４】
前記遮光部の少なくとも一部と前記透光部とが、共に透光性の誘電体膜で覆われていることを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２５】
前記遮光膜は金属を含み、前記遮光膜の厚さは５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２３又は２４に記載の露光装置。
【請求項２６】
前記位置計測機構による前記干渉縞の位置計測結果に基づいて、前記干渉縞と前記感光性の基板との位置関係を所定の関係に設定する、位置制御機構を有することを特徴とする請求項１５から２５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２７】
前記感光性の基板に予め形成されたパターンのパターン位置情報を計測する位置計測機構を有するとともに、前記位置制御機構は、前記パターン位置情報を用いて前記所定の関係の設定を行うことを特徴とする請求項２６に記載の露光装置。
【請求項２８】
前記第２の回折格子と前記計測格子との間の空隙、又は前記第２の回折格子と前記感光性の基板との空隙の少なくとも一方に、液体を充填する第１の液体充填機構を有することを特徴とする請求項１５から２７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２９】
前記第１の回折格子と前記第２の回折格子との間の空隙に、液体を充填する第２の液体充填機構を有することを特徴とする請求項２８に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、及びマイクロマシン等の電子デバイス製造工程における微細パターンの形成工程で使用される露光技術及び該露光技術を用いる電子デバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路等の電子デバイスの製造工程における微細パターンの形成に際しては、一般的にフォトリソグラフィー技術が使用される。これは、ウエハ等の被加工基板の表面にフォトレジスト（感光性薄膜）を塗布する塗布工程、形成すべきパターンの形状に応じた光量分布を有する露光用の照明光を被加工基板に照射する露光工程、現像工程、及びエッチング工程等により、被加工基板上に所望のパターンを形成するものである。
【０００３】
現状で最先端の電子デバイスを製造するための露光工程においては、露光方法として、主に投影露光方法が使用されている。これは、レチクル等のマスク上に形成すべきパターンを４倍又は５倍に拡大して形成しておき、これに露光用の照明光を照射し、その透過光を縮小投影光学系を用いて被加工基板上に露光することで、そのパターンを被加工基板上に転写するものである。
【０００４】
投影露光方法で形成可能なパターンの微細度は縮小投影光学系の解像度で決まり、これは露光波長を投影光学系の開口数（ＮＡ）で割った値にほぼ等しい。従って、より微細な回路パターンを形成するためには、露光波長の短波長化又は投影光学系の高ＮＡ化が必要である。
一方、例えば非特許文献１及び非特許文献２に開示される如く、光源と被加工基板との間に回折格子を配置し、照明光をこの回折格子に照射することによって発生する複数の回折光を被加工基板上で干渉させ、その干渉縞による明暗パターンを用いて被加工基板上に微細パターンを形成する方法（以下、干渉露光方法と呼ぶ）も提案されている。
【非特許文献１】J.M. Carter他： "Interference Lithography"          http://snl.mit.edu/project_document/SNL-8.pdf
【非特許文献２】Mark L. Schattenburg他： "Grating Production Methods"          http://snl.mit.edu/papers/presentations/2002/MLS-Con-X-2002-07-03.pdf
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来の露光方法のうち投影露光方法においては、より高解像度を得るには、より短波長の露光光源又はより高ＮＡの投影光学系が必要になる。
しかしながら、現在最先端の露光装置では、露光波長は１９３ｎｍに短波長化されており、今後の一層の短波長化は使用可能なレンズ材料の観点から困難な状況にある。また、現在最先端の投影光学系のＮＡは０．９２程度に達しており、これ以上の高ＮＡ化は困難な状況にあるとともに、露光装置の製造コストを大幅に上昇させる原因となる。
【０００６】
一方、従来の露光方法のうちの干渉露光方法では、原理的には、露光波長以下の微細な
パターンの露光を、比較的安価な装置で実現できる利点がある。しかしながら、露光されるべき干渉縞の正確な位置を計測する具体的な手法は確立されておらず、従ってウエハ等の被加工基板上に形成された既存のパターンと、露光されるべき干渉縞によるパターンとの正確な位置整合（位置合せ）を行なうことは困難であった。このために、半導体集積回路等のリソグラフィー工程で使用可能な、実用的な干渉露光方法の実現は困難であった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、微細パターン、例えば照明光の波長程度以下の線幅のパターンを、安価に形成可能な、実用的な露光技術を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記露光技術を用いた電子デバイス製造技術を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段について、適宜、図面中の構成部材の符号を引用
して説明する。ただし、本発明は以下で引用する符号が示す構成部材を必須の構成部材とするものではない。すなわち、本発明は、例示された構成以外の他の構成もとり得るものである。
本発明による露光方法は、光源（１）からの照明光により感光性の基板（Ｗ）上にパターンを露光する露光方法であって、対向して配置した第１の回折格子（Ｇ１１）及び第２の回折格子（Ｇ２１）に対し、その第１の回折格子側からその照明光を照射し、その第２の回折格子のその第１の回折格子とは反対側の近傍に、第１の方向に第１の周期を有する強度分布を持つ干渉縞を形成する干渉縞形成工程と、その干渉縞の形成された領域の少なくとも一部に、遮光部（９５Ａａ）とその第１の方向についての幅がその第１の周期に概ね等しい少なくとも一つの透光部（９５Ａｂ）とを有する計測格子（９５Ａ）を配置し、その干渉縞とその計測格子との位置関係の相対移動に伴うその計測格子からの透過光量の変化を用いて、その干渉縞の位置を計測する干渉縞位置計測工程と、その干渉縞位置計測工程により計測されたその干渉縞の位置を用いて、その感光性の基板上の所定位置に、その干渉縞形成工程で形成されるその干渉縞によるパターンを露光する露光工程と、を含むものである。
【０００９】
斯かる本発明によれば、２枚の回折格子を介してその基板（被加工基板）上に干渉縞によるパターンを露光することによって、その照明光の空間的可干渉性がある程度低い場合でもその干渉縞のコントラストを照明光の進行方向の広い範囲で高めることができる。従って、投影光学系を用いる場合に比べて安価に、さらには空間的可干渉性の高い光源を用いる場合に比べて安価に、照明光の波長程度以下の線幅のパターンのような微細パターンを形成できる。
【００１０】
また、その干渉縞位置計測工程があるため、重ね合わせ露光を行う場合に、その干渉縞とその基板上にそれまでの工程で形成されているパターンとの重ね合わせ精度を向上できる。
本発明において、一例として、その計測格子は、その第１の方向に沿ってその第１の周期の偶数倍の周期で配列された複数個のその透光部を有する。
【００１１】
また、別の例として、その計測格子は、その第１の方向に沿ってその第１の周期の奇数倍の周期で配列されるとともに、その配列の一つおきに、透過光の位相を反転せしめる位相シフト部材を有する。
また、一例として、その計測格子中の、その遮光部は透光性の平板上に遮光膜が形成された部分であり、その透光部はその透光性の平板上でその遮光膜が形成されていない部分である。
【００１２】
また、その遮光部の少なくとも一部とその透光部とが、ともに透光性の誘電体膜（１０２）で覆われていてもよい。
また、その遮光膜は金属を含み、その遮光膜の厚さは５０ｎｍ以下であってもよい。
また、その第１の回折格子はその第１の方向にその第１の周期の２倍の周期を有する回折格子であってもよい。
【００１３】
また、その第２の回折格子はその第１の方向にその第１の周期と等しい周期を有する回折格子であってもよい。
また、一例として、その第１の回折格子はその第１の方向に直交する第２の方向にも周期性を有する回折格子であり、その第２の回折格子はその第２の方向にも周期性を有する回折格子であることにより、その干渉縞はその第２の方向に第２の周期の強度分布を有するとともに、その計測格子は、その第２の方向についての幅がその第２の周期に概ね等しい透光部を少なくとも１つ有する。
【００１４】
また、一例として、その照明光の波長は、２００ｎｍ以下である。
また、その干渉縞位置計測工程において、その第２の回折格子とその計測格子との間の空隙に液体を満たした状態で、その干渉縞の位置を計測するとともに、その露光工程において、その第２の回折格子とその感光性の基板との間の空隙に液体を満たした状態で、その干渉縞によるパターンを露光してもよい。
【００１５】
また、その干渉縞位置計測工程において、その第１の回折格子とその第２の回折格子との間の空隙にも液体を満たした状態で、その干渉縞の位置を計測するとともに、その露光工程において、その第１の回折格子とその第２の回折格子との間の空隙にも液体を満たした状態で、その干渉縞によるパターンを露光してもよい。
また、その感光性の基板上に予め形成されたパターンのパターン位置情報を計測する工程をさらに含み、その露光工程において、そのパターン位置情報を用いて、その感光性の基板上の所定位置にその干渉縞形成工程で形成されるその干渉縞によるパターンを露光してもよい。
【００１６】
また、本発明によるデバイス製造方法は、パターン形成工程を有する電子デバイスの製造方法であって、そのパターン形成工程において、本発明の露光方法を用いるものである。
次に、本発明による露光装置は、光源（１）からの照明光と、対向して配置される第１の回折格子（Ｇ１１）と第２の回折格子（Ｇ２１）とによって生成される第１の方向に第１の周期を有する強度分布を持つ干渉縞によるパターンを、感光性の基板（Ｗ）上に露光するための露光装置であって、その光源からのその照明光をその第１の回折格子に照射するための照明光学系（ＩＳ）と、その感光性の基板をその干渉縞の近傍に保持する基板保持機構（３８）と、その第２の回折格子の、その第１の回折格子とは反対側の近傍に形成されるその干渉縞の位置を計測する位置計測機構（４１）とを有するとともに、その位置計測機構は、遮光部（９５Ａａ）とその第１の方向に所定幅を有する少なくとも一つの透光部（９５Ａｂ）とを有する計測格子（９５Ａ）と、その計測格子からの透過光量を計測する光量計（１０１）とを有するものである。
【００１７】
斯かる本発明によれば、２枚の回折格子を介してその基板（被加工基板）上に干渉縞によるパターンを露光することによって、その照明光の空間的可干渉性がある程度低い場合でもその干渉縞のコントラストを照明光の進行方向の広い範囲で高めることができる。従って、投影光学系を用いる場合に比べて安価に、さらには空間的可干渉性の高い光源を用いる場合に比べて安価に、照明光の波長程度以下の線幅のパターンのような微細パターンを形成できる。
【００１８】
また、その干渉縞の位置計測機構があるため、重ね合わせ露光を行う場合に、その干渉縞とその基板上にそれまでの工程で形成されているパターンとの重ね合わせ精度を向上できる。
本発明において、一例としてその所定幅は、その照明光の波長以下である。
また、一例として、その計測格子は、その第１の方向に沿ってその所定幅の概ね偶数倍の所定の周期で配列された複数個のその透光部を有する。
【００１９】
また、一例として、その計測格子中のその所定の周期で配列されたその透光部の数はＭ個（Ｍは２以上の整数）であるとともに、その計測格子は、その所定の周期と異なる別の周期でその第１の方向に沿って配列されたＮ個（Ｎは２以上の整数）の透光部をさらに有すると共に、その所定の周期をＦ１、その別の周期をＦ２とするとき、（Ｆ１×Ｍ）の値と（Ｆ２×Ｎ）の値とがほぼ等しく設定されている。
【００２０】
また、その位置計測機構によるその干渉縞の位置計測結果に基づいて、その干渉縞とその感光性の基板との位置関係を所定の関係に設定する、位置制御機構（３８，７０，７２）を備えてもよい。
また、その感光性の基板に予め形成されたパターンのパターン位置情報を計測する位置計測機構（４３）を有するとともに、その位置制御機構は、そのパターン位置情報を用いてその所定の関係の設定を行うようにしてもよい。
【００２１】
また、その第２の回折格子とその計測格子との間の空隙、又はその第２の回折格子とその感光性の基板との空隙の少なくとも一方に、液体を充填する第１の液体充填機構（５４，５５）を有してもよい。また、その第１の回折格子とその第２の回折格子との間の空隙に、液体を充填する第２の液体充填機構（５４ａ，５５ｂ）を有してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、２つの回折格子を介して形成される干渉縞パターンで基板（被加工基板）を露光することによって、照明光の波長程度以下の線幅のパターンのような微細パターンを安価に形成することができる。
また、干渉縞位置計測工程又は干渉縞の位置計測機構があるため、重ね合わせ露光を行う場合の重ね合わせ精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図面を参照して説明する。
図１は、本例の露光装置の概略構成を示す図である。なお、図１中に示したＸＹＺ座標系と、以降の各図で示す座標系とは同一である。図１において、光源１としては波長１９３ｎｍのパルスレーザビームよりなる照明光ＩＬ１を出力するＡｒＦ（アルゴン・フッ素）エキシマーレーザが使用されている。光源１としては、その他に発振波長２４８ｎｍのＫｒＦ（クリプトン・フッ素）エキシマーレーザ、発振波長１５７ｎｍのＦ2 （フッ素ダイマー）レーザ、又は波長変換素子を使用する高調波レーザ等も使用できる。
【００２４】
光源１を発した照明光ＩＬ１は、第１の光軸ＡＸ１に沿って配置される第１のレンズ群を構成するレンズ２，３，４，６により、所定のビームサイズを有する平行光線束（平行ビーム）である照明光ＩＬ２に変換される。
照明光ＩＬ２は、偏光制御素子９により所定の偏光状態に設定された照明光ＩＬ３となり、照明光均一化手段の一部を構成する集光光学系１０に入射する。集光光学系１０を射出した照明光ＩＬ５は、照明光均一化手段の一部を構成するオプチカルインテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としてのフライアイレンズ１３に入射する。フライアイレンズ１３の射出側の面の近傍には、必要に応じて開口絞り１７が配置される。
【００２５】
なお、集光光学系１０、フライアイレンズ１３、開口絞り１７等からなる照明光均一化手段の詳細については後述する。
フライアイレンズ１３を射出した照明光ＩＬ７は、第２の光軸ＡＸ２に沿って配置される第２のレンズ群を構成するレンズ１９，２０，２１に入射し、これらのレンズで屈折されて照明光ＩＬ８となって視野絞り２２（詳細後述）に達する。
【００２６】
視野絞り２２を透過した照明光は、さらに第２の光軸ＡＸ２に沿って配置される第３のレンズ群を構成するレンズ２５，２６，２７により屈折されて集光点２８に至る。集光点２８は、フライアイレンズ１３の射出側の面上の１点と、第２のレンズ群（１９，２０，２１）及び第３のレンズ群（２５，２６，２７）を介して共役（結像関係）となっている。
【００２７】
集光点２８を通過した照明光ＩＬ９は、さらに第４のレンズ群を構成するレンズ２９，３０，３２，３５により屈折されて照明光ＩＬ１０となって第１の透光性平板Ｐ１に入射する。なお、以上の第１のレンズ群（２，３，４，５）から第４のレンズ群（２９，３０，３２，３５）に至るまでの照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０の光路上の光学部材を含む光学系を、以下では照明光学系ＩＳという。この照明光学系ＩＳは、第１の透光性平板Ｐ１が配置される面を所定の照射面とする照明光学装置とみなすこともできる。
【００２８】
以下、照明光学系ＩＳの射出側の光軸ＡＸ２に沿って光源１側が＋方向となるようにＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を取って説明する。本例では、Ｘ軸及びＹ軸を含むＸＹ平面は水平面にほぼ平行である。
第１の透光性平板Ｐ１の下方（−Ｚ方向）には、第２の透光性平板Ｐ２が設けられる。第２の透光性平板Ｐ２は、パターンを形成すべき加工対象である半導体ウエハ等の基板Ｗ（以降、適宜ウエハともいう）に対向して配置される。第１の透光性平板Ｐ１には後述する第１の回折格子が形成されており、その第１の回折格子に照明光ＩＬ１０が照射されることにより発生する回折光は、第２の透光性平板Ｐ２に照射される。第２の透光性平板Ｐ２には後述する第２の回折格子が形成されており、上記回折光はその第２の回折格子に照射されることになる。そして、第２の回折格子で発生した回折光はウエハＷに照射され、ウエハＷ上に複数の回折光からなる干渉縞による明暗パターンが形成される。
【００２９】
ウエハＷの表面には、上記明暗パターンを感光し記録するためのフォトレジスト等の感光部材ＰＲを形成しておく。即ち、ウエハＷは感光性の基板とみなすことができる。ウエハＷは、一例として直径が３００ｍｍの円板状であり、第２の透光性平板Ｐ２は一例としてウエハＷの表面の全面を覆う直径の円板状とする。同様に第１の透光性平板Ｐ１も一例として第２の透光性平板Ｐ２の表面の全面を覆う直径の円板状とする。ただし、後述する様に、第２の透光性平板Ｐ２の直径は、ウエハＷの直径よりも３０ｍｍ程度以上大きいことが望ましい。なお、本例では透光性平板Ｐ１，Ｐ２は円板状であるが、透光性平板Ｐ１，Ｐ２をウエハＷの表面を覆う程度の大きさの矩形の平板状としてもよい。
【００３０】
ウエハＷは、ウエハベース５０上をＸ方向及びＹ方向に可動な基板保持機構であるウエハステージ３８上に保持され、これによりＸ方向及びＹ方向に可動となっている。ウエハステージ３８及び不図示のリニアモータ等の駆動機構を含んでウエハステージ系が構成されている。また、ウエハＷのＸ方向及びＹ方向の位置はウエハステージ３８上に設けられた移動鏡３９の位置を介してレーザ干渉計４０により計測される。即ち、レーザ干渉計４０からのレーザビームはビームスプリッタ（例えば偏光ビームスプリッタ）９０によって計測ビームと参照ビームとに分割され、計測ビームは移動鏡３９に照射され、参照ビームはミラーを介してコラム構造体７５（位置基準となる基準フレーム）に固定された参照鏡９１に照射される。そして、移動鏡３９からの計測ビームと参照鏡９１からの参照ビームとの干渉光をレーザ干渉計４０で検出することによって、コラム構造体７５を基準としてウエハステージ３８のＸ方向、Ｙ方向の位置を例えば１〜０．１ｎｍ程度の分解能で計測することができる。なお、レーザ干渉計４０は実際には図６に示すように、２軸のＸ軸のレーザ干渉計４０Ｘ１，４０Ｘ２と３軸のＹ軸のレーザ干渉計４０Ｙ１，４０Ｙ２，４０Ｙ３とを表しており、移動鏡３９も、Ｘ軸の移動鏡３９Ｘ及びＹ軸の移動鏡３９Ｙを表している。
【００３１】
図１において、ウエハベース５０の＋Ｘ方向の上方にウエハマーク検出機構４３が配置されている。ウエハマーク検出機構４３は、例えば光学顕微鏡からなりウエハＷ上に形成されている既存の回路パターンあるいは位置合わせマークの位置を検出するものである。ウエハステージ３８上に保持されたウエハＷは、必要に応じて露光前にウエハマーク検出機構４３の直下に移動され、ウエハＷ上のパターン又はマークの位置が検出される。図６のＹ軸のレーザ干渉計４０Ｙ３の計測ビームは、Ｙ軸に平行にウエハマーク検出機構４３の検出中心を通過するように設定されており、レーザ干渉計４０Ｙ３は、例えばウエハＷのアライメント時のウエハステージ３８のＹ座標を計測するために使用される。
【００３２】
なお、ウエハＷの表面の高さ分布を計測するために、一例としてウエハＷの表面の複数の計測点に斜めにスリット像を投影する投射光学系と、ウエハＷの表面からの反射光を受光してその複数のスリット像を再結像する受光光学系とを備え、その再結像された複数のスリット像の横ずれ量からその複数の計測点の所定の基準面（以下、第１の基準面という）からのＺ方向の位置ずれ量を計測する斜入射方式のウエハ表面位置検出系（不図示）が、例えばウエハマーク検出機構４３の近傍に配置されている。その斜入射方式の多点のウエハ表面位置検出系の具体的な構成については、例えば特開平０５−１２９１８２号公報に開示されている。また、本例ではその第１の基準面は、ＸＹ平面に平行である。
【００３３】
本例のウエハステージ３８にはウエハＷのＺ方向の位置とＸ軸及びＹ軸の周りの傾斜角（回転角）とを制御するＺレベリング機構も組み込まれており、そのウエハ表面位置検出系の計測結果に基づいてそのＺレベリング機構は、ウエハＷの露光時にウエハＷの表面の平均的な面をその第１の基準面に合致させる。
また、透光性平板Ｐ１及びＰ２は、それぞれＹ方向に見たときの断面がほぼＵ字型で中央部に照明光を通す円形開口が形成された第１のホルダ３６Ａ及び第２のホルダ３７Ａ上に真空吸着又は電磁吸着によって吸着保持されている。透光性平板Ｐ２は、ホルダ３７Ａを含む第２保持駆動機構によって、ＸＹ平面に平行に、かつウエハＷと所定の間隔をもって対向して配置される。また、透光性平板Ｐ１は、ホルダ３６Ａを含む第１保持駆動機構によって、ＸＹ平面に平行に、かつ第２の透光性平板Ｐ２と所定の間隔をもって対向して配置される。さらに本例では、第１のホルダ３６Ａの透光性平板Ｐ１を保持する部分は、Ｘ方向において、第２のホルダ３７Ａの透光性平板Ｐ２を保持する部分内に収納されるように配置されている。このため、例えば透光性平板Ｐ１，Ｐ２を交換する必要があるときには、ホルダ３６Ａ及び３７Ａを互いに独立にＹ方向に引き抜くことが可能となっている。
【００３４】
図１において、光軸ＡＸ２の＋Ｘ方向側において、ＸＹ平面に平行でＹ軸に平行に、かつＺ方向に所定間隔で１対の細長い平板状のベース部材７５Ａ及び７５Ｂが配置され、光軸ＡＸ２に関してベース部材７５Ａ及び７５Ｂに対称にＹ軸に平行に１対のベース部材７５Ｃ及び７５Ｄが配置されている。ベース部材７５Ａ〜７５Ｄの上面はそれぞれ平面度の良好なガイド面に加工されている。ベース部材７５Ａ〜７５Ｄの＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の端部をそれぞれ連結部材（不図示）によって固定することで、コラム構造体７５が構成されている。
【００３５】
また、第１の透光性平板Ｐ１を保持するホルダ３６ＡのＸ方向の両端部は、平板状のスライダ３６Ｂ及び３６Ｃを介してそれぞれベース部材７５Ａ及び７５Ｃ上に移動自在に載置されている。ホルダ３６Ａとスライダ３６Ｂ及び３６Ｃとは、ホルダ３６ＡのＺ方向の位置を制御可能な３個のＺ軸アクチュエータ８１Ａと相対回転防止用の２個のピン（不図示）とを介して連結されている。従って、ホルダ３６Ａ及びスライダ３６Ｂ，３６Ｃは、ベース部材７５Ａ及び７５Ｃの上面で一体的にＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の周りの回転方向に移動できるとともに、３箇所のＺ軸アクチュエータ８１Ａの高さを制御することで、ベース部材７５Ａ，７５Ｃに対するホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＺ方向の位置とＸ軸及びＹ軸の周りの回転角とを調整することができる。
【００３６】
また、＋Ｘ方向のスライダ３６ＢはＹ方向に離れた２個のＸ軸アクチュエータ８０Ａを介してスライダ７７Ａに連結され、スライダ７７Ａはベース部材７５Ａ上に固定されたＹ軸ガイドに沿って不図示の駆動モータによってＹ方向に駆動される。２個のＸ軸アクチュエータ８０Ａの駆動量を制御することによって、ベース部材７５Ａに対するホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向の位置とＺ軸の周りの回転角とを調整することができる。また、スライダ７７ＡをＹ方向に駆動することで、それに連動してホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）をＹ方向に大きく移動できるとともに、そのＹ方向の位置の調整を行うことができる。
【００３７】
この結果、コラム構造体７５に対してホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位を調整できるとともに、必要に応じてホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）を照明光学系ＩＳの下方から＋Ｙ方向に引き抜いて、透光性平板Ｐ１の交換等を行うことができる。
また、ホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角は、ホルダ３６Ａ上に設けられた移動鏡８４の位置を介してレーザ干渉計８２により計測される。即ち、レーザ干渉計８２からのレーザビームはビームスプリッタ８３によって計測ビームと参照ビームとに分割され、計測ビームは移動鏡８４に照射され、参照ビームはミラーを介してベース７５Ｃ（コラム構造体７５）に固定された参照鏡８５に照射される。そして、移動鏡８４からの計測ビームと参照鏡８５からの参照ビームとの干渉光をレーザ干渉計８２で検出することによって、コラム構造体７５を基準としてホルダ３６ＡのＸ方向、Ｙ方向の位置を例えば１〜０．１ｎｍ程度の分解能で計測することができ、２箇所のＹ方向（又はＸ方向でも可）の位置の差分からホルダ３６ＡのＺ軸の周りの回転角を計測できる。このため、実際にはレーザ干渉計８２はＸ方向に１軸でＹ方向に２軸のレーザ干渉計から構成されており、移動鏡８４もＸ方向に１軸でＹ方向に２軸の移動鏡から構成されている。
【００３８】
また、必要に応じて、不図示の第１のＺ位置検出系のレーザ光源から透光性平板Ｐ１の上面に斜めに複数本、例えば３本のレーザビームが照射され、その上面で反射されたレーザビームの位置を光電検出器で検出することによって、予め定められている所定の基準面（以下、第２の基準面という）に対して、透光性平板Ｐ１の上面のＺ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸の周りの回転角が計測される。その第２の基準面はＸＹ平面に平行である。
【００３９】
この結果、ホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位が計測され、この計測値に基づいて３個のＺ軸アクチュエータ８１Ａ、２個のＸ軸アクチュエータ８０Ａ、及びスライダ７７Ａ用のＹ軸の駆動モータを駆動することで、ホルダ３６Ａ（第１の透光性平板Ｐ１）の６自由度の変位が目標とする状態に制御される。
【００４０】
図１において、第１のホルダ３６Ａと同様に、第２の透光性平板Ｐ２を保持する第２のホルダ３７ＡのＸ方向の両端部は、平板状のスライダ３７Ｂ及び３７Ｃを介してそれぞれベース部材７５Ｂ及び７５Ｄ上に移動自在に載置されている。ホルダ３７Ａとスライダ３７Ｂ，３７Ｃとは、ホルダ３７ＡのＺ方向の位置を制御可能な３個のＺ軸アクチュエータ８１Ｂと相対回転防止用の２個のピン（不図示）とを介して連結されている。また、＋Ｘ方向のスライダ３７ＢはＹ方向に離れた２個のＸ軸アクチュエータ８０Ｂを介してスライダ７７Ｂに連結され、スライダ７７Ｂはベース部材７５Ｂ上に固定されたＹ軸ガイドに沿って不図示の駆動モータによってＹ方向に駆動される。
【００４１】
この結果、コラム構造体７５に対してホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位を調整できるとともに、必要に応じてホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）を照明光学系ＩＳの下方から＋Ｙ方向に引き抜いて、透光性平板Ｐ２の交換等を行うことができる。
また、ホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角は、ホルダ３６Ａと同様にして、ベース７５Ｄ（コラム構造体７５）に固定された参照鏡８９を基準として、ホルダ３７Ａ上に設けられた移動鏡８８の位置を介してレーザ干渉計８６により計測される。
【００４２】
なお、この構成の他に、例えばレーザ干渉計８６の参照鏡８９をホルダ３６Ａに固定することによって、レーザ干渉計８２を用いることなく、レーザ干渉計８６によって直接ホルダ３６Ａとホルダ３７ＡとのＸ方向、Ｙ方向の相対的な位置関係を計測してもよい。
また、例えばレーザ干渉計４０の参照鏡９１をホルダ３７Ａに固定することによって、レーザ干渉計８６を用いることなく、レーザ干渉計４０によって直接ウエハステージ３８とホルダ３７ＡとのＸ方向、Ｙ方向の相対的な位置関係を計測してもよい。
【００４３】
また、必要に応じて、不図示の第２のＺ位置検出系のレーザ光源から透光性平板Ｐ２の上面に斜めに複数本、例えば３本のレーザビームが照射され、その上面で反射されたレーザビームの位置を光電検出器で検出することによって、予め定められている所定の基準面（以下、第３の基準面という）に対して、透光性平板Ｐ２の上面のＺ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸の周りの回転角が計測される。その第３の基準面はＸＹ平面に平行である。なお、その第１及び第２のＺ位置検出系の代わりに、上記のウエハＷのＺ位置を計測するための斜入射方式の多点のウエハ表面位置検出系と同じ構成の検出系、あるいはＺ方向の位置を計測するレーザ干渉計などを使用することも可能である。
【００４４】
この結果、ホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角の６自由度の変位が計測される。そして、その計測値に基づいて３個のＺ軸アクチュエータ８１Ｂ、２個のＸ軸アクチュエータ８０Ｂ、及びスライダ７７Ｂ用のＹ軸の駆動モータを駆動することで、ホルダ３７Ａ（第２の透光性平板Ｐ２）の６自由度の変位が目標とする状態に制御される。
【００４５】
本例では、上記の第１、第２、及び第３の基準面はいずれもＸＹ平面に平行であり、その第１及び第２の基準面のＺ方向の間隔と、その第３及び第１の基準面のＺ方向の間隔とは装置全体の動作を制御する主制御系内に予め記憶されている。本例では露光時にウエハＷの表面がその第１の基準面に平行になるように制御されるとともに、ウエハＷの表面と第２の透光性平板Ｐ２（第２の回折格子）との位置関係、及び第１の透光性平板Ｐ１（第１の回折格子）と第２の透光性平板Ｐ２との位置関係が所定の関係になるように制御される。
【００４６】
次に、本例の露光装置によってウエハＷ上に形成される干渉縞の明暗パターンについて、図２〜図４を用いて説明する。
図１の第１の透光性平板Ｐ１の＋Ｚ側、即ち光源１側の表面には、Ｘ方向に周期性を有する１次元の位相変調型の回折格子Ｇ１１が形成されている。そして、第２の透光性平板Ｐ２の＋Ｚ側即ち第１の透光性平板Ｐ１側の表面にも、Ｘ方向に周期性を有する１次元の位相変調型の回折格子Ｇ２１が形成されている。
【００４７】
まず、これらの回折格子Ｇ１１，Ｇ２１について図２を用いて説明する。
図２（Ａ）は、図１の第１の透光性平板Ｐ１を＋Ｚ側から見た図であり、その表面にはＹ方向に長手方向を有し、それと直交するＸ方向に１次元的な周期Ｔ１を有する、位相変調型の第１の回折格子Ｇ１１が形成されている。
第１の回折格子Ｇ１１は、いわゆるクロムレス位相シフトレチクルの様に第１の透光性平板Ｐ１の表面部分と、当該平板表面をエッチング等により掘り込んだ掘り込み部分（図２（Ａ）中の斜線部）からなる。掘り込み部分の深さは、その表面部を透過する照明光と掘り込み部を透過する照明光との間に概ね１８０度の位相差が形成されるように設定される。両照明光に１８０度の位相差を形成する場合には、露光光の波長λ、第１の透光性平板Ｐ１の屈折率ｎ、任意の自然数ｍに対し、その掘り込み深さを、
（２ｍ−１）λ／（２（ｎ−１））  …（１）
とすればよい。
【００４８】
また、表面部分と掘り込み部分との幅の比率（デューティ比）は、概ね１：１とすることが好ましい。ただし、上記位相差及びデューティ比のいずれについても、上記１８０度及び１：１から異なる値を採用することもできる。
図２（Ｂ）は、図１の第２の透光性平板Ｐ２を＋Ｚ側から見た図であり、その表面（第１の透光性平板Ｐ１側の面）には、Ｙ方向に長手方向を有し、Ｘ方向に１次元的な周期Ｔ２を有する第２の回折格子Ｇ２１が形成されている。第２の回折格子Ｇ２１も、その構造は上述の第１の回折格子Ｇ１１と同様である。
【００４９】
第１の透光性平板Ｐ１、第２の透光性平板Ｐ２は合成石英等の、紫外線に対する透過性（透光性）が高く、熱膨張係数（線膨張係数）が小さく、従って露光光の吸収に伴う熱変形の小さな材料で形成する。その厚さは、自重変形等の変形を防止するために、例えば５ｍｍ以上とすることが好ましい。ただし、自重変形等をより一層防止するために、１０ｍｍ以上の厚さとすることもできる。また、特に光源１としてＦ2 レーザを使用する場合には、フッ素の添加された合成石英を使用することが好ましい。
【００５０】
なお、図２（Ａ），（Ｂ）中では、説明の便宜上周期Ｔ１を第１の透光性平板Ｐ１の直径（一例として３００ｍｍ以上）の１割程度と表わしているが、実際には周期Ｔ１は例えば２４０ｎｍ程度、周期Ｔ２は例えば１２０ｎｍ程度であり、第１の透光性平板Ｐ１の直径に比して圧倒的に小さい。これは、図２（Ａ），（Ｂ）以外の各図においても同様である。
【００５１】
以下、図３を用いて、照明光ＩＬ１０の第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１への照射により、ウエハＷ上に干渉縞の明暗パターンが形成される原理について説明する。
図３は、相互に対向して配置された第１の透光性平板Ｐ１、第２の透光性平板Ｐ２及びウエハＷの断面図であり、図３において、照明光ＩＬ１０が照射されると、第１の回折格子Ｇ１１からはその周期Ｔ１に応じた回折光が発生する。第１の回折格子Ｇ１１が、デューティ比１：１で位相差１８０度の位相変調型格子であれば、発生する回折光は主に＋１次回折光ＬＰと−１次回折光ＬＭとなる。ただし、それ以外の次数の回折光が発生する可能性もある。
【００５２】
±１次回折光ＬＰ，ＬＭの回折角θは、露光光（照明光ＩＬ１０）の波長λに対して、
ｓｉｎθ＝ λ／Ｔ１              …（２）
により表わされる角である。
ただし、これは、±１次回折光ＬＰ，ＬＭが第１の透光性平板Ｐ１を透過して空気（その代わりの窒素又は希ガス等であってもよい。以下も同様である。）中に射出した後の回折角である。即ち、±１次回折光ＬＰ，ＬＭの第１の透光性平板Ｐ１中の回折角θ’は、第１の透光性平板Ｐ１の屈折率ｎを用いて、
ｓｉｎθ’＝ λ／（ｎ×Ｔ１）    …（３）
により表わされる角となる。
【００５３】
続いて、±１次回折光ＬＰ，ＬＭは第２の透光性平板Ｐ２上の第２の回折格子Ｇ２１に入射する。ここで、上述の如く第２の回折格子Ｇ２１も位相変調型の回折格子であるから、第２の回折格子Ｇ２１からも主に±１次回折光が発生する。
本例においては、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２が第１の回折格子Ｇ１１の周期Ｔ１の半分、即ちＴ１＝２×Ｔ２の条件を満たす。この場合、＋１次回折光ＬＰの第２の回折格子Ｇ２１への照射により発生する−１次回折光ＬＰ１は、Ｚ方向に対し傾き角θをもって−Ｘ方向に傾いて発生する。また、−１次回折光ＬＭの第２の回折格子Ｇ２１への照射により発生する＋１次回折光ＬＭ１は、Ｚ方向に対し傾き角θをもって＋Ｘ方向に傾いて発生する。なお、第２の回折格子Ｇ２１によって発生する２次回折光を使用することを前提に、Ｔ２＝Ｔ１である第２の回折格子を使用することもできる。
【００５４】
図４に示す如く、上記２本の回折光は、ウエハＷの鉛直方向（法線方向）ＶＷに対して上記傾き角θを保ってウエハＷ上に照射され、ウエハＷに干渉縞としての明暗パターンＩＦを形成する。このとき、ウエハＷ上に形成される干渉縞の明暗パターンＩＦの周期（強度分布の周期）Ｔ３は、
Ｔ３ ＝ λ／（２×ｓｉｎθ）      …（４）
となる。これは第１の回折格子Ｇ１１の周期Ｔ１の半分であり、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２に等しい。
【００５５】
この明暗パターンＩＦが、その明暗に応じてウエハＷの表面に形成されているフォトレジストＰＲ等の感光部材を感光し、明暗パターンＩＦがウエハＷ上に露光転写される。
従って、ウエハＷ上には、その全面にＸ方向に周期Ｔ３を有するＹ方向に平行な明暗パターンが形成される。そして、ウエハＷ上に形成されたフォトレジストＰＲには、この明暗パターンが照射され露光される。
【００５６】
ところで、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２が所定の値より大きい場合には、＋１次回折光ＬＰの第２の回折格子Ｇ２１への照射により不図示の＋１次回折光が発生し、−１次回折光ＬＭの第２の回折格子Ｇ２１への照射により不図示の−１次回折光が発生することになる。そしてこのような回折光は、不要な回折光として明暗パターンＩＦのコントラストを低下させることとなる。
【００５７】
しかし、周期Ｔ１及び周期Ｔ２が照明光の波長λ程度又はそれより小さい場合には、＋１次回折光ＬＰの＋１次回折光及び−１次回折光ＬＰの−１次回折光の第２の回折格子Ｇ２１からの射出角の正弦（ｓｉｎ）は、式２より形式的には１を超えることとなり、即ちそのような回折光は発生し得ない。
このような周期Ｔ２の上限値は、
Ｔ２ ＝ ３λ／２            …（５）
である。また、Ｔ１＝２×Ｔ２より、周期Ｔ１の上限値は３λとなる。
【００５８】
従って、第１の回折格子Ｇ１１の周期が３λ以下であれば、上記不要な回折光のウエハＷへの照射を防止することができる。
ただしこれは、第１の回折格子Ｇ１１からウエハＷまでの光路空間の少なくとも一部が空気によって全面的に満たされている場合の条件であり、後述する様に上記光路空間の全てが実効的に１より大きな屈折率を有する誘電体等の媒質で覆われている場合には、その条件も異なってくる。式３のとおり、媒質の屈折率の増大により回折角が減少するためである。
【００５９】
この場合には、第１の回折格子Ｇ１１からウエハＷに至る照明光路上に存在する媒質のうち、最低の屈折率ｎｅを有する媒質中における照明光の波長を実効波長λｅ（＝λ／ｎｅ）として、周期Ｔ２の上限値は３λｅ／２、周期Ｔ１の上限値は３λｅとなる。
一方、±１次回折光ＬＰ，ＬＭが発生するためには、第１の回折格子Ｇ１１の周期Ｔ１はλｅ以上でなければならない。この条件を満たさないと、上述の最低の屈折率ｎｅを有する媒質中における±１次回折光ＬＰ，ＬＭの回折角の正弦が１を超え、±１次回折光ＬＰ，ＬＭがウエハＷに到達し得なくなるからである。また、Ｔ１＝２×Ｔ２より、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２はλｅ／２よりも大きくなければならない。
【００６０】
本例では、図３において、第１の回折格子Ｇ１１と第２の回折格子Ｇ２１との間の第１の距離Ｌ１と、第２の回折格子Ｇ２１とウエハＷとの間の第２の距離Ｌ２とは、一例として、第１の回折格子Ｇ１１上の任意の一点を発した±１次回折光ＬＰ，ＬＭが、ウエハＷにおいて、ほぼ同一の点に照射されるように設定される。この結果、ウエハＷ上の各点に照射される回折光は、それぞれ第１の回折格子Ｇ１１上のほぼ同一の点から発した±１次回折光ＬＰ，ＬＭであるから、それらの回折光の可干渉性は高く、良好なコントラストをもって干渉縞を形成することが可能となる。
【００６１】
この場合でも、回折格子Ｇ１１及びＧ２１を介して形成される干渉縞は、その第２の回折格子Ｇ２１の第１の回折格子Ｇ１１とは反対側の近傍に、例えば数ｍｍ程度離れて形成されていると言うことができる。
次に、図５を参照して、本例の照明光均一化手段の一例につき説明する。本例の照明光均一化手段は、図１中の集光光学系１０と、フライアイレンズ１３とよりなるものである。
【００６２】
図５（Ａ）は、そのうちのフライアイレンズ１３と、図１のレンズ１９からレンズ３５までのレンズ系を総括的に表す照明系後群レンズ３５ａと、透光性平板Ｐ１及びＰ２とを＋Ｘ方向から見た図であり、図５（Ｂ）はこれを−Ｙ方向から見た図である。図５（Ａ）において、フライアイレンズ１３は、遮光性の部材１４上にレンズエレメントＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８をＹ方向に沿って一列に配列して構成されている。図１の集光光学系１０からの照明光ＩＬ５がフライアイレンズ１３に照射され、フライアイレンズ１３を射出した照明光ＩＬ７は、照明系後群レンズ３５ａで屈折され照明光ＩＬ１０となって第１の透光性平板Ｐ１に入射する。
【００６３】
この場合、フライアイレンズ１３の一列に配置された複数のレンズエレメントＦ１〜Ｆ８に光束を集光させるインプット光学系を備えてもよい。
このとき、フライアイレンズ１３がＹ方向に沿って一列に配置された複数のレンズエレメントＦ１〜Ｆ８からなるものであるため、照明光ＩＬ１０の第１の透光性平板Ｐ１への入射角度特性は、Ｘ方向とＹ方向とで異なったものとなる。
【００６４】
照明系後群レンズ３５ａは、その入射側焦点面がフライアイレンズ１３の射出面と一致し、その射出側焦点面が第１の透光性平板Ｐ１の上面（＋Ｚ方向の面）と一致する様に配置される。従って、照明系後群レンズ３５ａは、いわゆるフーリエ変換レンズを構成する。
フライアイレンズ１３の各レンズエレメントを射出した照明光ＩＬ７は、照明系後群レンズ３５ａにより屈折され、照明光ＩＬ１０となって第１の透光性平板Ｐ１上に重畳して照射される。従って、第１の透光性平板Ｐ１上の照明光の強度分布は、当該重畳による平均化効果により均一化される。
【００６５】
第１の透光性平板Ｐ１上の任意の一点ＩＰへの照明光ＩＬ１０のＹ方向についての入射角度範囲φは、フライアイレンズ１３のＹ方向への配列に応じて図５（Ａ）に示す如き所定の値となる。
一方、フライアイレンズ１３がＸ方向については１列しかないことから、Ｘ方向についての入射角度範囲を、所定の値以下に設定できる。従って、一点ＩＰへの照明光ＩＬ１０を、Ｙ方向を含み、かつ一点ＩＰを含む平面内に進行方向を有し、かつ、その進行方向が互いに平行ではない複数の照明光とすることができる。
【００６６】
また、必要に応じて、フライアイレンズ１３の射出面に、図５（Ｃ）に示す如くＹ方向に長くＸ方向に狭いスリット状の開口部１８を有する開口絞り１７を設け、照明光ＩＬ１０のＸ方向への進行方向を、Ｙ方向を含み、かつ一点ＩＰを含む平面と平行な面内に、より一層限定することもできる。また、この開口絞り１７は、フライアイレンズ１３の射出面と共役な、図１中の集光点２８の位置に設けることもできる。
【００６７】
ところで、１次元的な周期を有する干渉縞の明暗パターンＩＦを形成する場合、その形成に用いる照明光ＩＬ１０は、その偏光方向（電場方向）が明暗パターンＩＦの長手方向に平行、即ち第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１の長手方向に平行な直線偏光光であることが好ましい。この場合に、干渉縞ＩＦのコントラストを最高にすることができるからである。
【００６８】
ただし、照明光ＩＬ１０は、完全な直線偏光光でなくとも、第１の回折格子Ｇ１１の長手方向（Ｙ方向）の電場成分が、周期方向（Ｘ方向）の電場成分よりも大きな照明光であれば、上述のコントラスト向上効果を得ることができる。
照明光ＩＬ１０のこのような偏光特性は、図１の照明光学系中に設けた偏光制御素子９により実現される。偏光制御素子９は、例えば光軸ＡＸ１を回転軸方向として回転可能に設けられた偏光フィルター（ポラロイド板）や偏光ビームスプリッターであり、その回転により照明光ＩＬ３の偏光方向を所定の直線偏光とすることができる。
【００６９】
光源１がレーザ等の概ね直線偏光に偏光した照明光ＩＬ１を放射する光源である場合には、偏光制御素子９として、同じく回転可能に設けられた１／２波長板を用いることもできる。また、それぞれ独自に回転可能に直列に設けられた２枚の１／４波長板を採用することもできる。この場合には、照明光ＩＬ３〜ＩＬ１０の偏光状態を、概ね直線偏光光とするのみでなく、円偏光及び楕円偏光の偏光光とすることもできる。
【００７０】
次に、本例の露光方法の一例につき説明する。本例においては、図１の第１の透光性平板Ｐ１に照射される照明光ＩＬ１０の領域は、ウエハＷよりも小さな図６の照明領域４２に制限される。ただし、照明領域４２のＸ方向の幅はウエハＷの直径より大きい。
即ち、図６は、図１のウエハステージ３８をレンズ３５側から見た図であり、ウエハＷへの露光は、図１の光源１、照明光学系ＩＳ、第１の透光性平板Ｐ１、及び第２の透光性平板Ｐ２に対して、図６に示すように、ウエハＷをウエハステージ３８によりＹ方向に走査して行なうものとする。上述の通り、ウエハＷ上には照明光ＩＬ１０、第１の透光性平板Ｐ１上の第１の回折格子Ｇ１１、及び第２の透光性平板Ｐ２上の第２の回折格子Ｇ２１によりＸ方向に周期方向を有し、Ｙ方向に長手方向を有する干渉縞の明暗パターンＩＦが形成されているから（干渉縞形成工程）、当該Ｙ方向への走査は干渉縞の明暗パターンＩＦの長手方向に沿って行なわれることになる。
【００７１】
上記走査露光に際しては、ウエハＷのＸ方向及びＹ方向の位置や回転は、ウエハステージ３８に設けられたＸ軸の移動鏡３９Ｘ及びＹ軸の移動鏡３９Ｙを介して、Ｘ軸のレーザ干渉計４０Ｘ１及び４０Ｘ２と、Ｙ軸のレーザ干渉計４０Ｙ１及び４０Ｙ２とを用いて計測し、不図示のステージ制御機構により制御される。
このような走査露光（露光工程）により、ウエハＷには第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１により形成される明暗パターンＩＦがＹ方向に積算されて露光されることになるため、これらの回折格子の欠陥や異物の影響が緩和され、ウエハＷ上には、欠陥のない良好なパターンが露光される。
【００７２】
なお、走査露光中に生じる干渉縞の明暗パターンＩＦとウエハＷとのＸ、Ｙ方向の位置ずれや回転ずれは、前述した透過性平板Ｐ１、Ｐ２、及びウエハステージ３８の位置のレーザ干渉計の計測結果に基づき、第１及び第２の透過性平板Ｐ１、Ｐ２と、ウエハＷとの少なくとも一方の移動により補正される。
また、照明領域４２内に残存する恐れのある照度の不均一性についても、その誤差がＹ方向に積算され平均化されるため、実質的により高い均一性を実現することができる。さらに、照明領域４２の形状を、Ｘ方向の位置によってＹ方向の幅が変化するものであるとすることもできる。これにより、照明領域４２の形状自体を変化させることにより、照明領域４２内の照明光照度分布のＹ方向積算値を一層均一化することができるからである。
【００７３】
このような照明領域４２の形状は、図１の照明光学系ＩＳ中の視野絞り２２に設ける開口の形状により決定することができる。なお、視野絞り２２は、第１の透光性基板Ｐ１の光源側の近傍に配置しても良い。
また、照明領域４２をウエハＷの全面を覆う程度の大視野に設定して、ウエハＷ上に上記の干渉縞の明暗パターンを一括露光してもよい。
【００７４】
なお、ウエハＷに対する露光が重ね合わせ露光である場合には、予めその干渉縞の明暗パターンとウエハＷ上にそれまでの工程で形成されている回路パターンとのアライメントを行っておく必要がある。以下、本例のアライメントを行うための機構及びそのアライメント方法の一例につき説明する。この際に、図１の２枚の透光性平板Ｐ１及びＰ２の中心がそれぞれ実質的に光軸ＡＸ２に合致するように位置決めが行われるとともに、透光性平板Ｐ１及びＰ２のそれぞれの回折格子の周期方向が正確にＸ方向（第１の方向）となるように回転角が調整されているものとする。
【００７５】
図７（Ａ）は、図２のウエハステージ３８を示す平面図であり、この図７（Ａ）において、一例としてウエハＷの上面はＸ方向、Ｙ方向にそれぞれ所定幅の多数のショット領域ＳＡ（区画領域）に区分され、各ショット領域ＳＡにはそれまでのデバイス製造工程によって、所定の回路パターンが形成されているとともに、Ｘ方向、Ｙ方向の位置を示すアライメントマーク（位置合わせマーク）としてのウエハマークＷＭｘ及びＷＭｙも形成されている。なお、ウエハマークの代わりに各ショット領域ＳＡ内に形成されている所定の回路パターンを使用してアライメントを行ってもよい。
【００７６】
そして、本例の露光装置を用いる露光時には、干渉縞パターン９２と、ウエハＷ上の各ショット領域ＳＡ内の回路パターンとは特にＸ方向に対して所定の位置関係を満たす必要がある。なお、干渉縞パターン９２がＸ方向及びＹ方向に所定ピッチの２次元の格子状パターンである場合には、その格子状パターンと各ショット領域ＳＡ内の回路パターンとはＸ方向、Ｙ方向に所定の位置関係を満たす必要がある。
【００７７】
その干渉縞パターンとウエハＷ上のショット領域とのアライメントを行うために、ウエハステージ３８上には、干渉縞計測系４１（位置計測機構）が固定され、干渉縞計測系４１の上面はウエハＷの表面と同じ高さに設定されている。
図７（Ａ）において、干渉縞計測系４１の上面には、Ｙ方向に所定間隔で２つの二次元の基準マーク９３Ａ及び９３Ｂが形成され、これらの基準マーク９３Ａ及び９３Ｂの間に透過基板９４が埋め込まれている。なお、透過基板９４を大きくしてその上に基準マーク９３Ａ及び９３Ｂをも形成してもよい。一例として、基準マーク９３Ａ及び９３Ｂの中心を通る直線がＹ軸に平行となるように、ウエハステージ３８のＺ軸の周りの回転角が設定されている。さらに、基準マーク９３Ａ及び９３Ｂの中心がウエハマーク検出機構４３の検出中心４４に合致するときのウエハステージ３８のＸ座標、Ｙ座標の値が予め計測されて、アライメント情報処理系７３内の記憶部に記憶されている。
【００７８】
透過基板９４の表面には干渉縞パターンの位置計測用の計測格子９５Ａが形成されている。干渉縞パターンの位置を検出する場合には、後述の主制御系７０の制御のもとで、図７（Ａ）のウエハステージ３８を計測格子９５Ａの中心が図１の光軸ＡＸ２にほぼ合致するように移動する。その後、図１の視野絞り２２を駆動して照明光がウエハＷに照射されないように照明領域を制限して、照明光ＩＬ１０の照射を開始して、計測格子９５Ａ上に干渉縞パターン９２を形成する（干渉縞形成工程）。
【００７９】
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）中の透過基板９４を示す拡大斜視図であり、この図７（Ｂ）において、図１の照明光ＩＬ１０を透過する石英等の材料からなる透過基板９４の表面にはクロム等の金属膜からなる厚さ５０ｎｍ以下の遮光膜Ｍｅが被着され、遮光膜Ｍｅ中にＹ方向に細長い遮光部９５ＡａとＹ方向に細長い矩形の透光部９５ＡｂとをＸ方向に所定の周期（ピッチ）で配列した計測格子９５Ａが形成されている。なお、遮光部９５Ａａは、照明光を減光させて所定割合で透過させるものであってもよい。即ち、遮光部９５Ａａとは、透光部９５Ａｂよりも透過率が小さければよい。また、遮光膜Ｍｅとしては、金属酸化膜等を使用することもできる。
【００８０】
なお、このように遮光部と透光部とを或る周期で配列したライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという）は、従来から投影されたパターンの位置検出用として使用されている。しかしながら、従来のＬ＆Ｓパターンは透光部の幅が広いためその遮光膜の厚さは一般的に８０ｎｍ以上であった。これに対して、本例の計測格子９５Ａは後述のように透光部９５Ａｂの幅が狭いため、その透光部９５Ａｂでの照明光の透過率を向上させるために、その遮光膜Ｍｅを５０ｎｍ以下に薄くしている。
【００８１】
これについて図１５を参照して説明する。図１５（Ｂ）は透過基板９４上の厚さｔ２の遮光膜Ｍ２中に設けられた幅ａ２の開口１０３Ｂを通過する照明光１Ｏ４Ｂを示し、厚さｔ２は８０ｎｍ程度であり、幅ａ２が照明光の波長λの２倍程度である場合には、その透過率はほぼ１００％となる。また、図１５（Ｃ）は透過基板９４上の厚さｔ２の遮光膜Ｍ２中に設けられた幅ａ１の開口１０３Ｃを通過する照明光１Ｏ４Ｃを示し、厚さｔ２が８０ｎｍ程度で、幅ａ１が０．２５×λ程度である場合には、その開口を通過する照明光とその遮光膜Ｍ２を形成する金属との電磁的相互作用により、その透過率はほぼ０％に激減する。
【００８２】
これに対して、図１５（Ａ）は透過基板９４上の遮光膜Ｍｅの厚さｔ１を２０ｎｍ程度にした場合を示し、その遮光膜Ｍｅ中の開口１０３Ａの幅ａ１が０．２５×λ程度であっても、その開口を通過する照明光１Ｏ４Ａの透過率はほぼ４０％と高くなる。即ち、本例のように遮光膜Ｍｅの厚さを５０ｎｍ程度以下にした場合には、その遮光膜Ｍｅ中の開口（透光部）の幅が波長λ程度以下となっても、高い透過率が得られるため、極めて微細な周期の干渉縞の位置を高精度に検出できる。
【００８３】
なお、検出対象の干渉縞の周期が粗い場合等には、その透過基板９４上の遮光膜Ｍｅの厚さは５０ｎｍを超えてもよい。
次に、図８（Ｃ）は、図７（Ａ）の干渉縞計測系４１の構成例を示し、この図８（Ｃ）において、計測格子９５Ａの底面に順次、計測格子９５Ａを透過した０次光を集光するレンズ１００と、その集光された０次光を検出する光電検出器１０１とが配置されている。計測格子９５Ａ、レンズ１００、及び光電検出器１０１を含んで干渉縞計測系４１が構成されている。光電検出器１０１の検出信号は、アライメント情報処理系７３に供給されている。アライメント情報処理系７３内の記憶部には、図７（Ａ）の基準マーク９３Ａ，９３Ｂと計測格子９５Ａとの位置関係（例えば基準マーク９３Ａ，９３Ｂの中心を通る直線に対する計測格子９５Ａ中の所定の透光部の中心のＸ方向へのオフセット量ΔＩＦＸ）の情報が記憶されている。アライメント情報処理系７３には、図１のレーザ干渉計４０によって計測されるウエハステージ３８のＸ方向、Ｙ方向の位置の情報も供給されている。
【００８４】
図８（Ｃ）において、アライメント情報処理系７３は、後述のように検出した干渉縞パターンの位置の情報を、装置全体の動作を統轄制御する主制御系７０に供給する。主制御系７０は、その干渉縞パターンの位置情報等に基づいて、図１の透光性平板Ｐ１及びＰ２の駆動量（Ｘ方向への駆動量及びＺ軸の周りの回転角）を計算し、計算結果を駆動系７２に供給する。駆動系７２には、計測情報処理系７４を介して図１のレーザ干渉計８２及び８６で計測される透光性平板Ｐ１及びＰ２の位置情報も供給されており、駆動系７２は、主制御系７０から指示された駆動量に基づいて、図１のアクチュエータ８０Ａ及び８０Ｂを介して透光性平板Ｐ１及びＰ２を駆動する。主制御系７０、駆動系７２、及びウエハステージ３８を含んで位置制御機構が構成されている。
【００８５】
また、図８（Ａ）は、図７（Ａ）の干渉縞パターン９２の強度分布のＸ方向の周期Ｐ１と、計測格子９５ＡのＸ方向の周期Ｐ２との関係を示し、本例では、一例として周期Ｐ２は周期Ｐ１の偶数倍に設定される。
図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の干渉縞パターン９２の振幅分布を示し、この図８（Ｂ）において、その振幅分布は振幅が大きくなる第１の部分９２Ａと、この部分９２Ａに対して位相がほぼ反転している第２の部分９２ＢとをＸ方向に交互に配列したものであるため、その振幅分布のＸ方向への周期は、強度分布の周期Ｐ１の２倍となる。従って、上記のように計測格子９５Ａの周期Ｐ２を周期Ｐ１の偶数倍に設定した場合には、周期Ｐ２は干渉縞パターン９２の振幅分布の周期の整数倍となる。
【００８６】
また、本例では、一例として、計測格子９５Ａ中の透光部９５ＡｂのＸ方向の幅は、周期Ｐ１と同じ程度に設定される。従って、周期Ｐ１が照明光の波長λ以下である場合には、透光部９５Ａｂの幅も波長λ程度以下となる。なお、計測格子９５Ａとしては、透光部９５Ａｂが一つだけのパターンを用いることも可能である。また、透光部９５ＡｂのＸ方向の幅（これをＰ２ｂとする）を基準とした場合、計測格子９５Ａの周期Ｐ２は、一例として幅Ｐ２ｂの概ね偶数倍、即ち幅Ｐ２ｂの偶数倍の±２０％程度となる。
【００８７】
また、図８（Ａ）においては、さらに周期Ｐ２は次のように周期Ｐ１の２倍に設定されているとともに、干渉縞パターン９２の強度分布のピーク位置が、計測格子９５Ａの透光部９５Ａｂの中心に一致している。
Ｐ２＝２×Ｐ１    …（６）
また、図８（Ａ）の透光部９５ＡｂのＸ方向の幅は、周期Ｐ１と同じ長さに設定されており、式６が成立する場合には、遮光部９５Ａａ及び透光部９５ＡｂのＸ方向の幅のデューティ比は１：１に設定される。この場合には、図８（Ｂ）に示すように、振幅分布の第２の部分９２Ｂ（又は第１の部分９２Ａ）の中心が計測格子９５Ａの透光部９５Ａｂの中心に一致している。この結果、図８（Ｃ）に示すように、計測格子９５Ａを透過した０次光は光電検出器１０１で検出され、光電検出器１０１の検出信号は最大値となる。
【００８８】
次に、図８（Ｄ）は、図８（Ａ）の状態から計測格子９５ＡがＸ方向にＰ１／２だけ相対移動した状態を示し、このときの干渉縞パターン９２の振幅分布と計測格子９５Ａとの位置関係は、図８（Ｅ）に示すように、第１の部分９２Ａと第２の部分９２Ｂとの境界部が透光部９５Ａｂの中央に一致する。この状態で、計測格子９５Ａを透過する０次光は、図９（Ｆ）に示すように、位相が互いに反転している２つの部分９２Ａ及び９２Ｂが等しい量だけ混じったものであり、その０次光の光量はほぼ０となる。従って、光電検出器１０１の検出信号は最小値（ほぼ０）となる。
【００８９】
この結果、本例によれば、干渉縞パターン９２の周期Ｐ１に対して計測格子９５Ａの周期Ｐ２が偶数倍（図８（Ａ）の例では２倍）であるにもかかわらず、例えば図１のウエハステージ３８を駆動して干渉縞パターン９２に対して計測格子９５ＡをＸ方向に相対移動すると、光電検出器１０１から出力される検出信号は、その相対移動量に関して周期Ｐ１で正弦波状に変化する。従って、干渉縞パターン９２よりも周期の粗い計測格子９５Ａを用いていながら、その干渉縞パターン９２の位置をその周期Ｐ１の範囲内で高精度に検出することができる（干渉縞位置計測工程）。
【００９０】
本例のアライメント情報処理系７３は、一例として、光電検出器１０１の検出信号がピークとなる状態、即ち図８（Ａ）に示すように、干渉縞パターン９２の強度分布のピーク位置の中心がそれぞれ計測格子９５Ａの透光部９５Ａｂの中心に一致するときの計測格子９５ＡのＸ方向の位置（より正確には図１のウエハステージ３８の位置）を検出するものとする。このときのＸ方向の位置に上記のオフセット量ΔＩＦＸを加算して得られるＸ座標、及びウエハステージ３８のＹ座標によって、ウエハマーク検出機構４３の検出中心と、干渉縞パターン９２のほぼ光軸ＡＸ２上に位置する明部（露光中心）とのＸ方向、Ｙ方向の距離ＢＥＸ，ＢＥＹ（一種のベースライン量）を求めることができる。これらの距離ＢＥＹ，ＢＥＹは主制御系７０に供給される。
【００９１】
なお、計測格子９５Ａとしては、Ｘ方向に沿って干渉縞パターン９２の周期Ｐ１の奇数倍の周期で透光部が配列されるとともに、その透光部の配列の一つおきに、透過光の位相を反転せしめる位相シフト部材が形成された計測格子を用いることもできる。この例においても、計測格子９５Ａ中の透光部のＸ方向の幅（これをＰ２ｂ’とする）を基準とした場合、その透光部の周期は、幅Ｐ２ｂ’の概ね奇数倍、即ち幅Ｐ２ｂ’の奇数倍の±２０％程度となる。
【００９２】
次に、図７（Ａ）において、アライメント情報処理系７３は、ウエハＷ上から選択された或るショット領域ＳＡに付設されたウエハマークＷＭｘ，ＷＭｙの検出中心４４からのＸ方向、Ｙ方向への位置ずれ量を検出し、この検出結果を図８（Ｃ）のアライメント情報処理系７３に供給する。アライメント情報処理系７３では、その位置ずれ量にそのときのウエハステージ３８のＸ方向、Ｙ方向の位置を加算することによって、そのウエハマークＷＭｘ，ＷＭｙのＸ座標、Ｙ座標を求める。同様にして、ウエハＷ上から選択された所定個数のショット領域ＳＡに付設されたウエハマークのＸ座標、Ｙ座標が計測される。
【００９３】
その後、アライメント情報処理系７３は、それらのウエハマークのＸ座標、Ｙ座標の計測値に基づいて、例えば特公平４−４７９６８号公報で開示されているエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式でウエハＷ上の全部のショット領域の配列座標を計算するための、ショット配列の回転角（ローテーション）Θ、Ｘ方向へのオフセットＸｏｆｆ、及びＹ方向へのオフセットＹｏｆｆ等のショット配列のパラメータを求める。これらのパラメータは主制御系７０に供給される。
【００９４】
次に、主制御系７０は、一例として、上記のショット配列のパラメータ中の回転角Θに合わせて、駆動系７２を介して図１のＸ軸アクチュエータ８０Ａ及び８０Ｂを駆動して透光性平板Ｐ１及びＰ２を回転する。この際に、駆動系７２には、図１のレーザ干渉計８２及び８６で計測されるホルダ３６Ａ及び３７Ｂ（透光性平板Ｐ１及びＰ２）の位置及び回転角の情報が供給されている。なお、このように透光性平板Ｐ１，Ｐ２を角度Θだけ回転する代わりに、ウエハステージ３８のウエハＷが載置されている部分を回転角Θを相殺するように逆方向に回転してもよい。その後、主制御系７０は、上記のパラメータを用いてウエハＷ上の全部のショット領域の配列座標を計算した後、この配列座標に上記の検出中心と露光中心とのＸ方向、Ｙ方向の距離ＢＥＸ，ＢＥＹを加算して、移動座標を求める。
【００９５】
次に、主制御系７０は、その移動座標を用いてウエハステージ３８を駆動することによって、ウエハＷを露光開始位置（例えば図６において、明暗領域４２に対してウエハＷが＋Ｙ方向にずれた位置）に移動する。その後、照明領域４２に照明光の照射を開始して、ウエハステージ３８をＹ方向に駆動して、照明領域４２に対してウエハＷの全面を走査することで、ウエハＷ上の各ショット領域に形成されている回路パターンに対して高い重ね合わせ精度で干渉縞パターンを露光することができる。
【００９６】
なお、上記の実施形態では、露光及び計測対象の干渉縞は一方向に周期性を持つ１次元の干渉縞パターンであったが、露光及び計測対象の干渉縞は２方向（例えば直交する２方向）に周期性を持つ２次元の干渉縞パターンであってもよい。
図９（Ａ）は、２次元の干渉縞パターンの位置を計測するための干渉縞計測系に備えられる計測格子の一例を示し、この図９（Ａ）において、透過基板９４上の遮光膜中には、第１方向に所定周期で複数の透光部９５Ｂｂを配置した第１の計測格子９５Ｂと、その第１方向に直交する第２方向に所定周期で複数の透光部９５Ｃｂを配置した第２の計測格子９５Ｃとが形成されている。この場合、一例として第１の計測格子９５Ｂが図７（Ｂ）の計測格子９５Ａと同じであり、第２の計測格子９５Ｃはその第１の計測格子９５Ｂを９０度回転したものである。なお、その干渉縞の２つの方向の周期が異なる場合には、それに応じて２つの計測格子９５Ｂ及び９５Ｃの周期及び透光部９５Ｂｂ及び９５Ｃｂの幅も互いに異なった値となる。
【００９７】
また、計測格子９５Ｂ及び９５Ｃの底面には、図８（Ｃ）のレンズ１００及び光電検出器１０１と同様の光電検出部が配置されている。この際に、２つの計測格子９５Ｂ及び９５Ｃについて、互いに独立に光電検出部を設けてもよいが、２つの計測格子９５Ｂ及び９５Ｃについて、一つの共通の光電検出部を設けてもよい。後者のように一つの共通の光電検出部を設けた場合、その２次元の干渉縞パターンの第１方向の位置を検出する際には、その干渉縞パターンに対して透過基板９４をその第１方向に走査して、その光電検出部からの検出信号を取り込んだときに、計測格子９５Ｂを透過する０次光の光量は正弦波状に変化するのに対して、計測格子９５Ｃを透過する０次光の光量はほぼ一定であるため、その干渉縞パターンのその第１方向の位置を検出できる。同様に、その干渉縞パターンに対して透過基板９４を第２方向に走査することで、その干渉縞パターンのその第２方向の位置を検出できる。
【００９８】
ここで、図１６を参照して、２次元の干渉縞パターンの一例、及びそれに対応する計測格子の構成例を説明する。
図１６（Ａ）は、ウエハＷ上にＸ軸及びＹ軸に４５度で交差する４方向から、かつウエハＷの表面に斜めに入射するように４つの照明光１０５Ｅ，１０５Ｆ，１０５Ｇ，１０５Ｈを照射する場合を示す。この場合、図１６（Ｂ）に示すように、ウエハＷ上には、第１の部分１０６Ｃとこの部分に対して位相がほぼ反転している第２の部分１０６Ｄとを格子状に配置した振幅分布の２次元の干渉縞が形成される。この干渉縞の強度分布は、それらの部分１０６Ｃ及び部分１０６Ｄでそれぞれ強度が大きくなる２次元の分布となる。なお、強度分布の実際の周期は照明光の波長程度の微細な値である。
【００９９】
図１６（Ｂ）の干渉縞において、Ｘ軸に対して４５度で交差する第１方向Ｄ１及びこれに９０度で直交する第２方向Ｄ２における強度分布の周期をそれぞれＰ５及びＰ６とすると、第１の部分１０６Ｃ及び第２の部分１０６Ｄよりなる振幅分布の方向Ｄ１及びＤ２における周期はそれぞれ２×Ｐ５及び２×Ｐ６となる。そこで、その干渉縞の２次元的な位置を検出するための計測格子は、図１６（Ｃ）に示すように、一例として方向Ｄ１に周期Ｐ７（例えば２×Ｐ５と等しい）を持つ計測格子１０７Ａと、方向Ｄ２に周期Ｐ８（例えば２×Ｐ６に等しい）を持つ計測格子１０７Ｂとなる。そして、図１６（Ｂ）の干渉縞に対して計測格子１０７Ａを方向Ｄ１に相対移動して、計測格子１０７Ａを透過する０次光を検出することで、その干渉縞の方向Ｄ１の位置を検出できる。同様に、その干渉縞に対して計測格子１０７Ｂを方向Ｄ２に相対移動することで、その干渉縞の方向Ｄ２の位置を検出できる。
【０１００】
なお、上記の実施形態では、露光及び計測対象の干渉縞の周期は一方向に１種類であったが、図１の透光性平板Ｐ１及びＰ２を同時に異なる周期の別の透光性平板と交換することによって、異なる周期の干渉縞パターンを露光できるようにしてもよい。この場合には、図１の干渉縞計測系４１においては、異なる複数の周期の計測格子を備えて、複数の異なる周期の干渉縞パターンの位置を計測対象とする必要がある。
【０１０１】
図９（Ｂ）は、２つの異なる周期の干渉縞パターンの位置を計測するための干渉縞計測系に備えられる２つの計測格子の一例を示し、この図９（Ｂ）において、透過基板９４上の遮光膜中には、それぞれ第１方向に幅の異なる透光部９５Ｄｂ及び９５Ｅｂを異なる周期で配置してなる２つの計測格子９５Ｄ及び９５Ｅが、その第１方向に直交する第２方向に並列に形成されている。計測格子９５Ｄ及び９５Ｅの周期をＦ１及びＦ２として、一例としてそれぞれのデューティ比を１：１とすると、計測格子９５Ｄ及び９５Ｅを用いて計測できる干渉縞パターンの周期はそれぞれＦ１／２及びＦ２／２となる。
【０１０２】
この構成においても、計測格子９５Ｄ及び９５Ｅの底面には、図８（Ｃ）のレンズ１００及び光電検出器１０１と同様の光電検出部が配置されている。この際に、２つの計測格子９５Ｄ及び９５Ｅについて、互いに独立に光電検出部を設けてもよい。このときには、周期Ｆ１／２（又はＦ２／２）の干渉縞パターンの位置を計測する際には、計測格子９５Ｄ（又は９５Ｅ）側の光電検出部の検出信号を用いればよい。別の例として、２つの計測格子９５Ｄ及び９５Ｅについて、一つの共通の光電検出部を設けてもよい。このように共通の光電検出部を用いても、検出対象の干渉縞パターンの周期に対応しない計測格子を透過した照明光の光量はほぼ均一になるため、多少ノイズ信号（相対位置に対する光量変動）が生じても、ほぼ正確に計測対象の干渉縞パターンの位置を計測できる。
【０１０３】
なお、後者のように共通の光電検出部を用いる構成でそのノイズ信号をより小さくしたい場合には、以下のようにすればよい。即ち、図９（Ｂ）の透過基板９４において、第１の計測格子９５Ｄ中の周期Ｆ１で配列された透光部９５Ｄｂの数をＭ個（Ｍは２以上の整数）、第２の計測格子９５Ｅ中の周期Ｆ２で配列された透光部９５Ｅｂの数をＮ個（Ｎは２以上の整数）とするとき、一例として、次の条件を満たせばよい。
【０１０４】
Ｆ１×Ｍ＝Ｆ２×Ｎ＝ＦＬ    …（７）
このとき、計測格子９５Ｄ及び９５Ｅの第１方向の幅は同じ幅ＦＬであり、かつそれぞれの周期Ｆ１及びＦ２の整数倍（公倍数）となっている。この条件下で計測格子９５Ｄ及び９５Ｅを透過した照明光を共通の光電検出部で受光するものとする。この場合、例えば周期Ｆ１／２（又はＦ２／２）の干渉縞パターンの位置検出を行う際に、計測格子９５Ｄ及び９５Ｅ上に同時にその干渉縞パターンを照射して、透過基板９４をその第１方向に相対移動したときに、一方の計測格子９５Ｄ（又は９５Ｅ）を透過する０次光はほぼ正弦波状に変化して、他方の計測格子９５Ｅ（又は９５Ｄ）を透過する０次光の光量は一定となる。従って、干渉縞パターンと透過基板９４との相対位置が変化しても、位置計測に際してノイズ信号が生じないため、異なる周期の干渉縞パターンの位置をそれぞれ高精度に検出できる。
【０１０５】
なお、正確に式７が成立する必要はなく、以下のように、計測格子９５Ｄ及び９５Ｅの第１方向の幅がほぼ等しいとともに、それぞれの周期Ｆ１及びＦ２の整数倍（公倍数）となるだけでもよい。この条件下でも、ノイズ信号のレベルは低く抑えられる。
Ｆ１×Ｍ−０．５≦Ｆ２×Ｎ≦Ｆ１×Ｍ＋０．５    …（８）
また、露光及び検出対象の干渉縞パターンの周期は３種類以上であってもよい。この場合には、図９（Ｂ）の透過基板９４には３種類以上の異なる周期の計測格子が形成される。
【０１０６】
具体的に、３種類の計測格子を形成する場合、その周期は１８０ｎｍ、２００ｎｍ、２２０ｎｍ等になる。この場合、ウエハ上に露光される干渉縞パターンの周期は一例として９０ｎｍ（線幅４５ｎｍ）、１００ｎｍ（線幅５０ｎｍ）、１１０ｎｍ（線幅５５ｎｍ）等となる。この組合せの場合、式７の格子本数×周期は、１８０、２００、２２０の公倍数である次の長さになる。
【０１０７】
１９８００［ｎｍ］＝１９．８［μｍ］  …（９）
この長さは、装置構成上妥当な寸法である。もちろん、さらにその整数倍であっても構わない。式９が成立する場合、周期１８０ｎｍの計測格子の透光部の数は１１０本、周期２００ｎｍの計測格子の透光部の数は９９本、周期２２０ｎｍの計測格子の透光部の数は９０本となる。
【０１０８】
このとき、周期１８０ｎｍの計測格子（透光部の幅は９０ｎｍ）は、強度分布の周期が９０ｎｍの干渉縞（線幅４５ｎｍ）の明暗分布にのみ検出感度を有する。即ち、周期１８０ｎｍの計測格子上に、強度分布の周期１００ｎｍ又は１１０ｎｍの干渉縞が形成され、それらが相対移動しても、その計測格子を透過する透過光（０次光）の光量は変動しない。他の周期の計測格子も、対応する所定の周期の干渉縞との位置関係のみを計測可能で、対応しない周期の干渉縞が照射され、相対位置が変化しても位置計測に際してノイズ信号（相対位置に対する光量変動）を生じない。従って、共通の光電検出部を用いたコンパクトな構成で、３種類の干渉縞パターンの位置を高精度に検出できる。
【０１０９】
なお、図７（Ｂ）の透過基板９４においては、図１０の断面図に示すように、透過基板９４上の計測格子９５Ａを覆うように誘電体膜１０２を設けてもよい。図１０において、誘電体膜１０２は、計測格子９５Ａの透過部上と、その周辺の遮光膜Ｍｅ上に形成されている。誘電体膜１０２を設けることで、例えば金属膜よりなる遮光膜Ｍｅ中の微小開口に対する光の透過率が向上するため、計測格子９５Ａ中の細い透光部における照明光の透過率が向上する。
【０１１０】
なお、図１の例においては、第１の回折格子Ｇ１１及び第２の回折格子Ｇ２１はそれぞれ位相変調型回折格子であるとしたが、両回折格子の構成は、これに限るものではない。例えば、いずれの回折格子も、ハーフトーン位相シフトレチクル（Attenuated Phase Shift Mask）の如く、透過光の位相及び強度の双方を変調する回折格子を用いることもできる。また、第１の回折格子を位相変調型回折格子として、第２の回折格子を強度変調型回折格子としてもよい。
【０１１１】
図１１は、図１において、第１の透光性平板Ｐ１の＋Ｚ方向側（光源側）の面にＸ方向に周期Ｔ１の位相変調型の第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２を形成し、第２の透光性平板Ｐ２の−Ｚ方向側（ウエハＷ側）に周期Ｔ２（ここではＴ１／２に等しい）の強度変調型の第２の回折格子Ｇ２１Ａを形成した場合を示している。
以下、図１１を用いて、照明光ＩＬ８の第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２及び第２の回折格子Ｇ２１Ａへの照射により、ウエハＷ上に干渉縞の明暗パターンが形成される原理について説明する。
【０１１２】
図１１において、照明光ＩＬ８が照射されると、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２からはその周期Ｔ１に応じた回折光が発生する。第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２が、デューティ比１：１で位相差１８０度の位相変調型格子であれば、０次回折光は消失し発生しない。この場合、主に±１次光の２本の回折光が発生するが、±２次光等の高次回折光も発生する可能性もある。
【０１１３】
しかしながら、周期Ｔ１が照明光の実効波長λの３倍より短い場合には、３次以上の高次回折光は発生し得ない。また、上記の如くデューティ比１：１で位相差１８０度の位相変調型格子であれば２次回折光も発生し得ない。従って、この場合には、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２からは、＋１次回折光ＬＰと−１次回折光ＬＭとの２本のみが発生し、第１の透光性平板Ｐ１を透過して第２の透光性平板Ｐ２に入射する。続いて、＋１次回折光ＬＰと−１次回折光ＬＭとは、第２の透光性平板Ｐ２のウエハＷ側の表面に設けられた第２の回折格子Ｇ２１Ａに照射される。両回折光は対称であるため、以下＋１次回折光ＬＰについてのみ説明する。
【０１１４】
＋１次回折光ＬＰは、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２の周期Ｔ１により、第２の回折格子Ｇ２１Ａに対して鉛直な方向（法線方向）から所定の角度だけ傾いて第２の回折格子Ｇ２１Ａへ入射する。
その傾き角θ０は、第２の回折格子Ｇ２１Ａが空気中に配置されていると仮定すると、
ｓｉｎθ０＝λ／Ｔ１    …（１０）
により表わされる角である。
【０１１５】
＋１次回折光ＬＰが第２の回折格子Ｇ２１Ａに照射されると、第２の回折格子Ｇ２１Ａからも回折光が発生する。第２の回折格子Ｇ２１Ａが強度変調型の回折格子であることから、当該回折光は０次光を含む回折光となる。
ここで、当該各回折光の発生する角度方向は、照射される照明光（＋１次回折光ＬＰ）の入射角の傾斜に応じて傾いたものとなる。即ち、第２の回折格子Ｇ２１Ａからは、照射された＋１次回折光ＬＰに平行な方向に進行する０次回折光ＬＰ０と、第２の回折格子Ｇ２１ＡのＸ方向の周期Ｔ２に応じて回折される−１次回折光ＬＰ１とが発生する。
【０１１６】
なお、第２の回折格子Ｇ２１Ａの周期Ｔ２が、上記周期Ｔ１及び実効波長との関係で決まる所定の値より大きい場合には、不図示の＋１次回折光も発生する可能性がある。しかし、周期Ｔ２を、照明光の実効波長以下とすることで、実質的に不図示の＋１次回折光の発生を防止することができる。
この結果、ウエハＷ上には、０次回折光ＬＰ０と−１次回折光ＬＰ１との２本の回折光が照射されることとなり、これらの回折光の干渉により干渉縞の明暗パターンが形成される。
【０１１７】
なお、図１１の構成では、一例として、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２と第２の回折格子Ｇ２１Ａとの間隔Ｄ１に対して、第２の回折格子Ｇ２１ＡとウエハＷの表面との間隔Ｄ２は小さく設定される。
なお、以上の例においては、第１の回折格子Ｇ１１（又はＧ１１，Ｇ１２）と第２の回折格子Ｇ２１（又はＧ２１Ａ）とはそれぞれ別の透光性平板上に形成されるものとしたが、両回折格子を同一の透光性平板上に形成することもできる。
【０１１８】
図１２は、第１の回折格子Ｇ１３と第２の回折格子Ｇ１４とを、それぞれ一つの透光性平板Ｐ３の光源側及びウエハＷ側に形成した例を示す図である。なお、本例においても、各回折格子の構造や製法は上述の例と同様である。また、レンズ３５及びその上流の照明光学系も、上述の例と同様である。
なお、図１２中の透光性平板Ｐ４は、第２の回折格子Ｇ１４の汚染防止、及び第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２とをほぼ等しくするために設けているものである。また、一例として、図１のホルダ３７Ａによってその透光性平板Ｐ３と透光性平板Ｐ４とを一体的に保持することが可能であり、この場合、図１のホルダ３６Ａ及びその保持駆動機構は省略することが可能である。
【０１１９】
また、第１の回折格子及び第２の回折格子は、いずれも透光性平板の表面にのみ設けられるものに限られるわけではない。
例えば、図１３に示す如く、第２の回折格子Ｇ１６は第２の透光性平板Ｐ６の表面に形成するものの、その上に薄い第３の透光性平板Ｐ７を貼り合わせ、第２の回折格子Ｇ１６を実効的に透光性平板の内部に形成することもできる。なお、図１３中の第２の透光性平板Ｐ５及び第１の回折格子Ｇ１５は、図３に示したものと同様である。
【０１２０】
なお、これらの透光性平板Ｐ７等を使用する場合にも、第１の距離Ｌ１及び第２の距離Ｌ２は、一例として、透光性平板Ｐ５上の一点から生じた１対の回折光が、ウエハＷ上のほぼ同一の点上で交差するように設定される。
ところで、以上の例においては、第２の透光性平板Ｐ２とウエハＷとの間には、空気が存在するものとしていたが、これに代わり、所定の誘電体を満たすこととしても良い。これにより、ウエハＷに照射される照明光（回折光）の実質的な波長を、上記誘電体の屈折率分だけ縮小することができ、ウエハＷ上に形成される干渉縞の明暗パターンの周期Ｔ３を一層縮小することが可能となる。なお、そのためには、第２の回折格子Ｇ２１の周期Ｔ２及び第１の回折格子Ｇ１１の周期Ｔ１も、それに比例して縮小する必要があることは言うまでも無い。
【０１２１】
図１４（Ａ）は、これに適したウエハステージ３８ａ等の例を示す図である。ウエハステージ３８ａの周囲には、連続的な側壁３８ｂ，３８ｃが設けられ、側壁３８ｂ，３８ｃで囲まれた部分には水等の液体５６を保持可能となっている。これにより、ウエハＷとホルダ３７Ａに保持された第２の透光性平板Ｐ２との間は水に満たされ、照明光の波長は、水の屈折率（波長１９３ｎｍの光に対して１．４６）だけ縮小される。
【０１２２】
なお、給水機構５４及び排水機構５５も併設され、これにより側壁３８ｂ，３８ｃで囲まれた部分には汚染の無い清浄な液体が供給されかつ排出される。
また、図１４（Ｂ）に示す如く、ウエハステージ３８ａの側壁３８ｄ，３８ｅの最上面を第１の透光性平板Ｐ１の下面より高くし、ホルダ３６Ａに保持された第１の透光性平板Ｐ１とホルダ３７Ａに保持された第２の透光性平板Ｐ２との間の空間にも液体を満たすこともできる。給液機構５４ａ及び排液機構５５ｂの機能は上述と同様である。
【０１２３】
これにより、第１の回折格子Ｇ１１からウエハＷに至る全光路を、空気以外の誘電体で覆うことが可能となり、上述の照明光の実効波長λを、液体の屈折分だけ縮小することが可能となる。そしてこれにより、一層微細な周期を有するパターンの露光が可能となる。
なお、第２の透光性平板Ｐ２とウエハＷの間に満たす誘電体は水に限らず、他の誘電性液体であっても良いことは言うまでも無い。その場合、その誘電性液体の屈折率は、１．２以上であることが、干渉縞の明暗パターンの周期の縮小の点から好ましい。
【０１２４】
また、図１４（Ａ）、（Ｂ）ではウエハＷが液体中に配置されるものとしたが、第２の透過性平板Ｐ２とウエハＷとの間で、少なくとも干渉縞パターンの形成領域を含む所定領域が液体で満たされるようにその供給及び排出を行うようにしてもよい。このとき、特に走査型露光装置では、走査露光時に液体を走査方向に沿って流すようにしてもよいし、ウエハステージ３８上でウエハＷを囲む所定領域の表面の高さをウエハＷの表面とほぼ一致させることが好ましい。さらに、第１及び第２の透過性平板Ｐ１、Ｐ２の間で、少なくとも照明光ＩＬ１０の通過領域を含む所定領域を液体で満たすようにしてもよいし、特に走査型露光装置では走査方向に沿って液体を流してもよい。このとき、第２の透過性平板Ｐ２とウエハＷとの間とは独立に、第１及び第２の透過性平板Ｐ１、Ｐ２の間で液体の供給及び排出を行うようにしてもよい。
【０１２５】
なお、本例の露光装置では、各種透光性平板を光路に沿って近接して配置することになるため、その各表面での表面反射に伴う多重干渉による悪影響のおそれがある。そこで、本例においては、図１の光源１からの照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０として、その時間的な可干渉距離（光の進行方向についての可干渉距離）が、１００［μｍ］以下の光を使用することが好ましい。これにより多重干渉に伴う不要な干渉縞の発生を避けることができる。
【０１２６】
光の時間的な可干渉距離は、その光の波長をλ、その光の波長分布における波長半値幅をΔλとしたとき、概ねλ2／Δλ で表わされる距離である。従って、露光波長λがＡｒＦレーザからの１９３ｎｍの場合には、その波長半値幅Δλが３７０ｐｍ以上程度である照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０を使用することが望ましい。
また、照明光ＩＬ１〜ＩＬ１０の波長としても、より微細な干渉縞パターンＩＦを得るために２００［ｎｍ］以下の照明光を使用する事が望ましい。
【０１２７】
なお、上記の実施形態において、例えば図１のレーザ干渉計４０，８６，８２等の移動鏡３９，８９，８４は独立の部材としてウエハステージ３８やホルダ３６Ａ，３７Ａに固定されているが、それらの移動鏡を用いることなく、ウエハステージ３８の上端部の側面自体、及びホルダ３６Ａ，３７Ａの側面自体を鏡面加工して、これらの鏡面加工された反射面を移動鏡として使用しても良い。これは参照鏡９１，８９，８５についても同様である。
【０１２８】
なお、上記実施形態ではＸＹ平面内での干渉縞パターンの位置を計測するものとしたが、例えばＺ方向の異なる位置でそれぞれ計測格子９５Ａを移動して得られる光電検出器１０１の検出信号に基づき、干渉縞パターンのコントラストが最も高いＺ方向の位置を決定し、この決定した位置にウエハＷを配置して干渉縞パターンの転写を行うようにしてもよい。また、上記実施形態では不図示のウエハ表面位置検出系を用いて計測格子９５ＡやウエハＷのＺ方向の位置や傾斜を調整するものとしたが、ウエハ表面位置検出系の代わりに、第２の透過性平板Ｐ２（またはホルダ３７Ａ）とウエハステージ３８とのＺ方向の相対位置を複数点で計測するセンサ（例えばレーザ干渉計など）を用いてもよい。
また、干渉縞パターンを形成する露光装置（特に照明光学系ＩＳ、及び透過性平板Ｐ１、Ｐ２）の構成は上記実施形態に限られるものでなく、干渉縞パターンを形成する干渉露光方式の露光装置なら本発明を適用することができる。
【０１２９】
上記の如くして干渉縞による明暗パターンの露光されたウエハＷは、不図示のウエハローダーにより露光装置外に搬送され、現像装置に搬送させる。現像により、ウエハＷ上のフォトレジストには、露光された明暗パターンに応じたレジストパターンが形成される。そして、エッチング装置において、このレジストパターンをエッチングマスクとして、ウエハＷ又はウエハＷ上に形成された所定の膜をエッチングすることにより、ウエハＷに所定のパターンが形成される。
【０１３０】
半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程は、上記の如き微細パターンを多数層に亘って形成する工程を含む。本発明の露光装置による上記露光方法を、そのような多数回のパターン形成工程の中の少なくとも１つの工程に使用して、電子デバイスを製造することができる。
また、上記少なくとも１つの工程において、本発明の露光装置による上記露光方法を用いて干渉縞による明暗パターンを露光したウエハＷ上のフォトレジストＰＲに対し、一般的な投影露光装置により所定形状のパターンを合成露光して、合成露光されたフォトレジストＰＲを現像し、上記パターン形成を行なうこともできる。
【０１３１】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明の露光方法及び装置は、半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程において使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図である。
【図２】（Ａ）は第１の透光性平板Ｐ１上に形成した第１の回折格子Ｇ１１を示す図、（Ｂ）は第２の透光性平板Ｐ２上に形成した第２の回折格子Ｇ２１を示す図である。
【図３】第１の回折格子Ｇ１１と第２の回折格子Ｇ２１とウエハＷとの位置関係、及び回折光ＬＰ，ＬＭ，ＬＭ１，ＬＰ１を示す断面図である。
【図４】ウエハＷ上に形成される干渉縞の強度分布を示す断面図である。
【図５】（Ａ）は第１の透光性平板への照明光の入射角度範囲を＋Ｘ方向から見た側面図、（Ｂ）はそれを−Ｙ方向から見た側面図、（Ｃ）は開口絞り２８を示す図である。
【図６】本例の干渉縞パターンの照明領域を示す図である。
【図７】（Ａ）は図１中のウエハステージ３８を示す平面図、（Ｂ）は図７（Ａ）中の透過基板９４上の計測格子を示す拡大斜視図である。
【図８】計測格子と干渉縞との位置関係により、光電センサに入射する光量が変化する原理を説明する図である。
【図９】（Ａ）は２次元の干渉縞の位置を計測可能な計測格子の例を示す図、（Ｂ）は複数周期の干渉縞を計測可能な計測格子の例を示す図である。
【図１０】誘電体に覆われた計測格子の例を示す拡大断面図である。
【図１１】本発明の実施形態の他の例における、第１の回折格子Ｇ１１，Ｇ１２と第２の回折格子Ｇ２１ＡとウエハＷとの位置関係を示す断面図である。
【図１２】第１の回折格子Ｇ１３と第２の回折格子Ｇ１４とを、透光性平板Ｐ３の両面のそれぞれに設けた状態を示す図である。
【図１３】第２の回折格子Ｇ１６を、第２の透光性平板Ｐ６の実質的に内部に設ける例を示す図である。
【図１４】（Ａ）はウエハＷと第２の透光性平板Ｐ２の間にのみ液体を満たす機構の説明図、（Ｂ）はさらに透光性平板Ｐ２と透光性平板Ｐ１との間にも液体を満たす機構の説明図である。
【図１５】遮光膜の厚さ、遮光膜に形成された開口の幅、及びその開口を通過する光量の関係を示す図である。
【図１６】（Ａ）は２次元の干渉縞を形成するための４光束の一例を示す図、（Ｂ）はその４光束によって形成される干渉縞の振幅分布を示す図、（Ｃ）はその干渉縞の２方向の位置を計測するための計測格子を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１…光源、２，３，４，６…第１のレンズ群レンズ、１０…集光光学系、１３…フライアイレンズ、１７…照明開口絞り、２９，３０，３２，３５…第４のレンズ群レンズ、Ｐ１…第１の透光性平板、Ｐ２…第２の透光性平板、３６Ａ…第１ホルダ、３７Ａ…第２ホルダ、Ｗ…基板（ウエハ），３８…ウエハステージ，４０…レーザ干渉計、４１…干渉縞計測系、Ｇ１１…第１の回折格子、Ｇ２１…第２の回折格子、ＩＬ１〜ＩＬ１０…照明光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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